Pontificia Universidad Católica de Chile

Facultad de Química

Departamento de Química Inorgánica

Análisis Instrumental - QIM111

PRACTICA Nº 1

Determinación del pKa del Rojo de metilo.

Integrantes: Eugenio Díaz

Marco Saavedra

Camila soto

Sección: 2

Profesores: Juan Armijo

Verónica Arancibia

Fecha de entrega: 10/09/2015

1.-Resumen

Se prepararon 5 diluciones de rojo de metilo con un volumen de 50mL, a partir de una disolución de

50 mL al 0,006% p/v en etanol, donde se tomó una alícuota de 5 mL del indicador y se le añadió

diferentes volúmenes de HAc y se aforo con NaAc. Y además se preparó una disolución ácida y

básica en el que los 5mL de indicador se aforaron con HAc y NaOH respectivamente. Luego se

midieron los pH y el espectro de absorción en 430 y en 525nm para cada disolución, y a partir de ello

se confeccionaron los gráficos de pH vs. Log(A-Aa)/(Ab-A), determinando el pKa del indicador a los

430nm y 525nm.

2.-Cálculos de preparación de disoluciones.

2.1.- Rojo de metilo:

Datos previos: 0,006% P/V en etanol.

0,006𝑔 𝑑𝑒 𝑅𝑜𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑒𝑡𝑖𝑜

100𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛=

𝑋𝑔 𝑑𝑒 𝑅𝑜𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜

50𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

Xg de Rojo de Metilo= 0,006𝑔 𝑑𝑒 𝑅𝑜𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜

100𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 × 50 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

Xg de Rojo de Metilo= 0,003g de Rojo de Metilo

2.2.- Ácido Acético (HAc)

Datos previos: M= 0,1Mol/L ; 99,7% P/P; ρ = 1,05g/ml

99,7% 𝑃/𝑃 =99,7𝑔 𝐷𝑒 𝐻𝐴𝑐

100𝑔 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

1,05𝑔

𝑚𝑙=>

100𝑔

𝑚𝑙𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 =>

100𝑔 1,05𝑔

𝑚𝑙

= 95,24𝑀𝐿

99,7𝑔

95,24𝑚𝑙=

99,7𝑔

60,05(𝑔

𝑚𝑜𝑙)

95,24𝑚𝑙

=1,66𝑚𝑜𝑙

95,24𝑚𝑙=

17,43𝑀𝑜𝑙

𝑙

𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 =𝑉𝑖 ×𝐶𝑖

𝐶𝑓=

250𝑚𝑙×0,1(𝑚𝑜𝑙

𝐿)

17,43(𝑚𝑜𝑙

𝐿)

= 1,43𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐴𝑐

2.3.-Acetato de sodio (NaAc)

Datos previos: 0,1Mol/L; 82,03Masa Molar

𝑋𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐴𝐶 =0,1𝑚𝑜𝑙

1𝐿=

𝑋 𝑚𝑜𝑙

0,25𝐿

𝑋𝑚𝑜𝑙 =

0,1𝑚𝑜𝑙

0,25𝐿

1𝐿 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐴𝑐

𝑋𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐴𝑐 = 0,025𝑚𝑜𝑙 × 82,03 (𝑔

𝑚𝑜𝑙)

𝑋𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐴𝑐 = 2,05

2.4.-Hidróxido de Sodio(NaOH)

Datos previos: 0,1Mol/L; 40Masa molar

𝑋𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 =0,1𝑚𝑜𝑙

1𝐿=

𝑋𝑚𝑜𝑙

0,25𝐿

𝑋 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 =0,1𝑚𝑜𝑙

0,25𝐿

1𝐿= 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐴𝑐

𝑋𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 × 40/(𝑔

𝑚𝑜𝑙)

Xg de NaOH = 1g

2.5.- valores de PKa

430nm: 5,0187

525nm: 4,9793

3.-Figuras

En la Fig. 1 se muestra el ajuste lineal de la grafica pH v/s la razón absorbancia a 430 nm, realizado

a través del método de espectrofotometría de absorción molecular UV/VIS.En terminos de estadistica

lineal el intercepto obtenido en la curva, el cual corresponde al valor de pKa obtenido por esta

medicion a 430 nm del espectro, fue de 5,0187. También cabe destacar que para esta medición se

obtuvo un valor para la pendiente, valor que representa la sensibilidad de la medición realizada, fue

de 0,8447.

Coeficiente de correlación (R2) = 0.9945

Pendiente (b) = 0.8447

Intercepto (a) = 5,0187

En la fig. 2 se muestra el ajuste lineal de la grafica pH v/s la razón absorbancia a 525 nm, realizado a

través del método de espectrofotometría de absorción molecular UV/VIS. En terminos de estadística

lineal el intercepto obtenido en la curva, el cual corresponde al valor de pka obtenido por esta

medicion a 525 nm del espectro, fue de 4.9793. También cabe destacar que para esta medición se

obtuvo un valor para la pendiente, valor que representa la sensibilidad de la medición realizada, fue

de 1,6066.

Coeficiente de correlación (R2) = 0.9692

Pendiente (b) = 1,6066

Intercepto (a) = 4,9793

En la Fig. 3 se observan los espectros de las distintas soluciones preparadas de rojo de metilo, que se

utilizaron en el práctico, con los cuáles se obtuvo un rango del punto isosbéstico tal de 465-470 nm.

4.-Tabla valores de pH obtenidos v/s los valores de pH calculados

Disolución pH Real pH Teórico

SOL1 4,4 4,4

SOL2 4,61 4,6

SOL3 4,41 4,82

SOL4 5,22 5,23

SOL5 3,03 5,42

5.-Discusión.

Significado Físico-Químico de punto isosbéstico.

Punto isosbético de una disolución, es aquella intersección entre las longitudes de onda que

intersectan en los espectros de absorbancia de dos especies absorbentes en un gráfico de absorbancia

v/s longitud de onda. Las especies existen en equilibrio químico, el cual puede ser desplazado por

efecto de la fuerza iónica o del pH, por lo que en este punto las especies presentan la misma

absorbtividad y una concentración constante, de manera independiente de la fuerza iónica o del

pH.[1][2]

¿Con cuál de las dos longitudes de onda obtuvo mejores resultados? Compare los valores de pKa, la

correlación obtenida y la sensibilidad del método si utiliza una u otra longitud de onda.

Nuestros valores experimentales en la determinación de pKa del rojo de metilo arrojaron que la

longitud de onda más cerca al valor teórico(4,95) fue aquella a 525nm, obteniéndose un valor de 4,98,

motivo por lo que consideramos este método más exacto, ya que a 525nm se obtuvo un valor un poco

más alejado (5,02), esta diferencia pudo deberse a las condiciones de temperatura(>25°) a las cuales

se trabajó, y además de errores en el desarrollo del practico, tales como, pH incorrecto, muestras

contaminadas por la suciedad de los recipientes o de la celdilla, etc.

En las gráficas se obtuvo una correlación de 0,9945 en la longitud de onda a 430nm y 0,9692 a

525nm. Esto significa que a 430nm las variables se encuentran más correlacionadas en comparación

a 525nm, esto quiere decir, que los cambios de una variable a 430nm influyen en los cambios de la

otra variable (linealidad).

En cuanto a la sensibilidad, se puede apreciar que la pendiente a 430nm es de 0,8446 y a 525nm es

de 1,0666, esto indica que la sensibilidad, es decir, la razón de cambio en la respuesta del instrumento

al cambiar un estímulo, es mayor cuando se trabaja en pH ácido.

Respecto a los valores de pH utilizado para la recta de absorbancia v/s pH, estos fueron los medidos

para cada disolución, valores experimentales, no los valores teóricos, esto fue debido a las

incongruencias producto de las absorbancias obtenidas, las cuales indicaron que ciertas

disoluciones tendrían un valor de pH distinto al teórico calculado, lo cual llevo a valores de

absorbancia distintos a los esperados.

¿Cuáles son las ventajas, desventajas y aplicaciones de esta técnica?

El método espectrofotométrico posee una gran aplicación pues una gran variedad de especies

orgánicas e inorgánicas absorben las longitudes de onda ultravioleta y visible. Además aquellas

especies que no absorben pueden ser analizadas luego de ser convertidas luego de tratamientos

químicos tales como hacer uso de un agente acomplejante en la determinación de compuestos

inorgánicos y una agente de quelación para orgánicos, convirtiéndolos en especies absorbentes.

También el método posee una alta sensibilidad pues su absortividad molar en la de 10000 a 40000

son comunes e incluso puede extenderse. Posee una selectividad moderada a alta, ya que se pueden

ajustar las condiciones, encontrando regiones donde el único componte absorbente de una muestra

sea la sustancia a determinar. Una buena precisión tiene un error relativo en las mediciones de

concentraciones que se entre los límites de 1% a un 3%. Se logran hacer con facilidad y rapidez

haciendo uso de la instrumentaría moderna. Su principal desventaja es que la adsorción de la

especie está sometida a influencias del medio que se encuentra y estas influencias reducen la falta

de ambigüedad según la cual los espectros son característicos de las especies más que del ambiente

Las aplicaciones de esta técnica, radica en la determinación de especies en agua, suelos u otros.

6.-Conclusiones

El uso de la técnica de espectroscopia ultravioleta visible al hacer un espectro de las disoluciones

permitió determinar un rango del punto isosbéstico de 465-470 nm y también el pKa del rojo de

metilo a los 430 y 525 nm, obteniendo un pKa de 4,98 y 5,02 respectivamente, siendo el primero el

más cercano con el valor real del pKa el cual es 4,95.

Por otra parte, a partir de los valores de R obtenidos se puede decir que el método utilizados tienen

una alta sensibilidad y especificidad

7.-Bibliografía

[1]C, Harris. "Análisis químico cuantitativo". Reverte S.A. 6ta edicion. barcelona, españa. (pag. 788)

[2]W, villegas. PAcereto. M,Vargas. "Análisis ultravioletita visible: la teoría y la practica en el

ejercicio profesional" universidad autónoma de Yucatán. Yucatán, México (pag. 4-16)

[3]D. Skoog, Douglas “Análisis instrumental” Interamericana S.A., 1ra edición, México, 1975. (pág.

87 -90)